該智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)主要包括自動(dòng)化立體倉庫、平臺(tái)式AGV、復(fù)合機(jī)器人、雙臂機(jī)器人、叉車AGV等硬件設(shè)備。
(1)自動(dòng)化立體倉庫
自動(dòng)化立體倉庫是現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化程度提高的重要標(biāo)志,在有限的占地面積下能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的大量、有效存儲(chǔ),充分利用空間資源。如圖3所示,本文設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉庫包括貨架、堆垛機(jī)、出入庫平臺(tái)組成。其中堆垛機(jī)的行走軸實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿著立體倉庫長度方向運(yùn)動(dòng)、升降軸實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿著立體倉庫高度方向運(yùn)動(dòng),貨叉伸縮軸實(shí)現(xiàn)貨物托盤的抓取。出入庫平臺(tái)安裝有貨物托盤檢測(cè)傳感器,用于判斷出入庫平臺(tái)與機(jī)器人的對(duì)接情況。零件出入庫平臺(tái)設(shè)有一段升降式運(yùn)輸平臺(tái)①,其處于低位時(shí)與平臺(tái)AGV對(duì)接,處于高位時(shí)與出入庫平臺(tái)②對(duì)接。


平臺(tái)式 AGV
平臺(tái)式AGV能夠?qū)崿F(xiàn)物品的自動(dòng)化可靠運(yùn)輸及自動(dòng)投送。其搭載激光傳感器、超聲波傳感器?；诩す釹LAM的定位導(dǎo)航算法,結(jié)合超聲波傳感器,實(shí)現(xiàn)自主行走及自主避障。其控制臺(tái)可以集中調(diào)度、監(jiān)控、管理 AGV 系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)活動(dòng)。


復(fù)合機(jī)器人復(fù)合機(jī)器人由移動(dòng)底盤及關(guān)節(jié)柔性機(jī)械臂組成。其整體融入視覺系統(tǒng)、多樣化的導(dǎo)航配置、的二次視覺定位等技術(shù),使機(jī)器人精度更高、更加智能化?？梢詮V泛應(yīng)用于3C行業(yè)、自動(dòng)化工廠、倉儲(chǔ)分揀、自動(dòng)化貨物超市等,實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)搬運(yùn)、物品上下料、物料分揀等。

智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)主要由總控調(diào)度軟件和立體倉庫監(jiān)控軟件組成,立體倉庫監(jiān)控軟件主要用于立體倉庫狀態(tài)反饋,以及零件/成品的存入和取出。 總控調(diào)度軟件負(fù)責(zé)管理和控制所有的設(shè)備, 協(xié)調(diào)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行工作,以完成整體的傳工輸作控流制程?？偪卣{(diào)度軟件和其他跟各蹤模塊之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5 軟件結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)中所有設(shè)備通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信,如圖6所示。使用路由器組建一個(gè)局域網(wǎng),雙臂機(jī)器人、立體倉庫監(jiān)控軟件服務(wù)器、總控調(diào)度軟件服務(wù)器通過有線的方式介入局域網(wǎng),而復(fù)合機(jī)器人、平臺(tái)式AGV、叉車AGV使用無線的方式介入局域網(wǎng)。在該局域網(wǎng)中,總控調(diào)度軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心,允許直接監(jiān)視其他設(shè)備的狀態(tài),并控制這些設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。


存儲(chǔ)管理:包括貨架庫存信息、立體倉庫出入庫歷史信息記錄和事件日志信息。人機(jī)交互界面:包括信息顯示、手動(dòng)操作和自動(dòng)操作界面。

旋轉(zhuǎn)處理模型
旋轉(zhuǎn)處理即以中心點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn),旋轉(zhuǎn)修正,如圖10a所示。設(shè)定P0(x0 ,y0) 為輪廓中心點(diǎn)坐標(biāo),B(x23 ,y23)為待修正后矩形一邊的中心點(diǎn)坐標(biāo), A(x'23,y'23)為修正后矩形一邊的中心點(diǎn)坐標(biāo)。根據(jù)P0和B點(diǎn)坐標(biāo)求得A點(diǎn)坐標(biāo),如式(3):

AGV經(jīng)過視覺位移處理和旋轉(zhuǎn)處理,可以調(diào)節(jié)AGV當(dāng)前位姿,提高AGV的定位精度,AGV與其他設(shè)備的對(duì)接可靠穩(wěn)定。


利用齒輪箱的模擬裝配拆解工作對(duì)本文智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。通過總控調(diào)度系統(tǒng)軟件及各機(jī)器人系統(tǒng)的通訊,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)齒輪箱的裝配和拆解。設(shè)計(jì)開發(fā)的總控調(diào)度軟件經(jīng)過長期運(yùn)行和反復(fù)測(cè)試,能夠正確顯示各設(shè)備狀態(tài),并且具有較好的用戶使用界面,工作性能良好。軟件運(yùn)行結(jié)構(gòu)如圖11所示。圖11a中各個(gè)按鈕分別代表各機(jī)器人的不同動(dòng)作,主要用于調(diào)試及單步操作。圖11b 則為自動(dòng)動(dòng)作流程,裝配模式啟動(dòng)后,總控調(diào)度軟件就會(huì)按照的4個(gè)零件出庫,然后通過平臺(tái)式AGV、復(fù)合機(jī)器人、運(yùn)輸?shù)诫p臂機(jī)器人裝配臺(tái)處,通過雙臂機(jī)器人組裝成成品放回成品料盤中, 成品料盤經(jīng)復(fù)合機(jī)器人、叉車AGV運(yùn)輸?shù)匠善穾煳恢?零件料盤經(jīng)復(fù)合機(jī)器人、平臺(tái)式AGV運(yùn)輸回零件庫位中。
齒輪箱的裝配和拆解過程嚴(yán)格按照工藝流程執(zhí)行,驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。平臺(tái)式AGV與出入庫平臺(tái)的成功對(duì)接驗(yàn)證了本文二維碼視覺定位的有效性及穩(wěn)定性。